JPH02145966A - 潤滑油劣化度の動的分析測定方法および動的分析測定システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、循環使用中の潤滑油の劣化度を気泡を除去し
た後に、動的に分析ＵＪ定する方法およびシステムに関
する。更に詳しく述べれば、潤滑油は各種エンジンを始
め運搬機械や工作機械等の産業用機械に広く使われるが
、これらのエンジンや機械類が異常なく作動するために
は、使用される潤滑油の劣化度が正常な範囲にあるかど
うかを監視する必要性があり、適当な時期に潤滑油を交
換する必要がある。例えば、４サイクルエンジンに使用
されるエンジン油では、使用経時とともに粘度の低下や
増大が起ったり、また全塩基価が低下したり、あるいは
エンジン油中の添加剤が消耗したりするが、これらの性
状の変化を的確に知ることはエンジン油の交換時期を決
める上で重要な課題であり、当該分析測定方法およびシ
ステムはこの目的のために利用できる。

エンジン油と同様に他の自動車用潤滑油、例えばギヤ油
や自動変速機油においても、また工業用潤滑油、例えば
油圧作動油や圧延油や焼入油等においても、適正な粘度
で使用されることが潤滑油の性能を発揮するために重要
であり、潤滑油の酸化劣化や配合されているポリマーの
せん断等により、潤滑油の粘度が異常に増加したり低下
した場合には潤滑油を交換する必要があり、このような
場合にも当該分析測定方法およびシステムは、潤滑油の
交換時期を的確に知るのに有効に利用できる。

（従来の技術） 潤滑油、例えばエンジン油の劣化状態の従来行なわれて
きた判定方法は、四つに大別される。

第一の方法は、乗用車や一般のバス、トラックに代表さ
れるように、運転者個人や、サービスステーションにお
けるサービスマンがオイルレベルゲージに付着している
エンジン油を目視したり指先で触れることにより、その
汚れ具合や粘稠さを調べて、感覚的に劣化状態の度合を
知る方法である。

第二の方法は、発電に主に用いられる定置型ディーゼル
エンジンや、ガスエンジンの場合のように定期的なエン
ジン油のサンプリングを行ない、その劣化度を粘度や全
塩基価や不溶解舒等を実験室的に試験・分析して知る方
法である。

第三の方法は、エンジンメーカーや車両メーカーが指定
した使用時間あるいは、走行距離に到達した場合に、交
換が必要なまでにエンジン油の劣化が進んでいるという
前提にたつものである。第四の方法は、エンジン油をサ
ンプリングした後、簡便なオイル劣化判定装置を用いて
作業現場でエンジン油の劣化度を知ろうとするものであ
り、このような技術としては、エンジン油の全塩基価の
残存量を検知するものとして、特公昭ｅｔ−ａｅｅ２ａ
号公報、特開昭５９−５４９８４号公報、特開昭ｓ５４
−４９ｎ号公報、特開昭５４−１３０１９３号公報など
に開示があり、また、エンジン油の汚濁度を光の透過率
で判定するものとして、特開昭６１−７６９３１１号公
報の開示などがある。

上記の四つのエンジン油の劣化判定方法のうち、第三の
方法を除いてはいずれの場合も被検体試料のサンプリン
グが必要であり、サンプリングや試験・分析に人手を必
要とし、場合によっては判定の結果が出るのに時間がか
かる。

また、第一の方法では、極めて主観的になるという欠点
がある。また、第三の方法のようにエンジン油の使用時
間や、走行距離で劣化度を見込みで判定するのは、実際
にエンジン油が劣化して交換時期に達しているのかはな
はだ疑わしい場合があり、逆に、ユーザーによって低品
質のエンジン油が使われた場合には、より早い時期にエ
ンジン油の交換が必要な場合もありうる。

上記四つのエンジン油劣化状態の判定方法は、上述のよ
うに、人手や時間がかかったり、主観的であったり、あ
るいは見込みによる劣化度の判定をしているという欠点
があるため、エンジン油の劣化度をエンジンから被検体
を取出さずに、潤滑系内で自動的に分析・測定しようと
する別の試みも見られる。このような技術としては以下
のようなものがある。

エンジン油の劣化に伴なうエンジン油の光透過率の変化
を検出するものとして、特開昭６１−７６９３８号公報
、特開昭６１−１３５９１３号公報、特開昭６３−５５
３１８号公報、実開昭５９−２１１５１号公報、実開昭
６０−１０９０３９号公報、実開昭８２−３７６９８号
公報、実開昭６２−１８０７５３号公報などがある。エ
ンジン油の劣化に伴なう粘度変化を検出するものとして
は、特開昭５７−１９８１３３号公報、特開昭５９−１
９２９３７号公報、特開昭５９−１３１９３号公報、特
開昭６１−９６２９２号公報などがある。エンジン油の
劣化に伴なうエンジン油の電気的特性の変化を検出する
ものとしては、特開昭５８−８５３１４号公報、特開昭
５９−１６２４４４号公報、特開昭５９−１６８Ｈ４号
公報、特開昭８１−１６７８５２号公報、特開昭６２−
２８４９１４号公報、実開昭５９−５Ｇ５５７号公報な
どがある。エンジン油の劣化に伴なう振動二ネ°ルギー
特性の変化を検出するものとしては、実開昭６３−９０
１５８号公報などがある。

（発明が解決しようとする課題） 潤滑油をその使用されている機械・装置から取出さずに
、例えば、エンジン油をエンジンから取出さずに自動的
にその劣化度を分析・測定する従来のいずれの技術も、
一部の条件下では適用できるものの、エンジンのあらゆ
る運転条件下で適用できるものとは言いがたい。なぜな
らば、エンジンの作動中には、エンジン油は絶えず撹拌
されるこ乏により、その中に気泡が巻き込まれ、エンジ
ンの回転数が高まるにつれて気泡の含有率も高くなる傾
向があり、このような気泡を含んだ条件下では、エンジ
ン油の劣化度に関連する各種の物性等を分析・測定しよ
うとしても、気泡があらゆる測定の邪魔になり、正しい
値を得ることは殆ど不可能である。

以上述べたように、潤滑油をその使用されている機械・
装置から取出して、例えば、エンジン内からエンジン油
を取出して、その劣化状態を調べる従来技術や指定され
た走行距離や使用時間に従って、エンジン油を交換する
従来技術は人手や時間がかかったり、主観的であったり
、見込みであったりする欠点があり、また、エンジンの
運転中に被検体を取出さずに、エンジン油の劣化度を分
析・測定しようとする従来技術は油中に巻き込まれる気
泡のために、一部の条件下では可能なものの、エンジン
のあらゆる運転条件下では、適用できないという致命的
な欠点があった。

このような状況はエンジン油に限らず、他の自動車用潤
滑油、例えば、ギヤ油や自動変速機油についても同様で
あり、また工業用潤滑油、例えば油圧作動油や圧延油や
焼入油についても同様であり、いずれの場合も撹拌によ
って潤滑油中に気泡が含まれる場合には、潤滑油の劣化
度に関連する物性等を、その場で動的に分析測定するこ
とは殆ど不可能であった。

要するに従来の技術では、循環使用されている潤滑油が
撹拌されることによって気泡を含む場合には、その潤滑
油の劣化度に関連する物性等を、被検体を取り出さずに
動的に分析測定しようとしても、例えば、粘度測定・赤
外線吸収スペクトル測定・電気的特性の測定・光学的測
定・振動子を用いた波動エネルギー特性の測定・密度測
定・油圧測定等を実施しようとしても、潤滑油中に含ま
れる気泡によるノイズのために、これらの分析測定がほ
とんど不可能であった。

本発明は、この課題を解決することを目的としている。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明では以下に述べるよ
うにした。すなわち、循環使用中の気泡を含む潤滑油を
、先ず気泡除去装置にがける。この気泡除去装置は、潤
滑油の劣化度に関連する物性等を動的に分析測定する装
置の上流側に配置される。この気泡除去装置としては、
例えば、特願昭’Ｈ−１１８１８０号、特願昭８３−２
０２８８２号、特願昭８３−１６２３９５号などに示さ
れるような潤滑油または液体中の気泡を除去する機能を
もった装置、即ち気泡除去装置が使われる。

特願昭８３−１１８１８０号、特願昭８３−２０２８８
２号、特願昭６３−１８２３９５号では、気泡除去装置
が潤滑油または液体中の気泡を除去することにより、原
動機内の過大摩耗を防止したり、油圧装置類の作動が円
滑に行なわれることを目的としているが、本発明におい
ては、このような気泡除去装置を全く別の目的、即ち、
循環使用される潤滑油の劣化度の分析測定を可能にする
ための手段として用いることに着目した点にある。

この気泡除去装置においては、圧送されてくる気泡を含
んだ潤滑油に旋回流を起させるための旋回流室を設け、
密度の差によって旋回流外縁部に集合する気泡を含まな
い潤滑油を該旋回流室壁に設けた複数個の小孔より流出
せしめ、方、旋回流中心軸部に集合する気泡を多く含む
潤滑油は、旋回流室中心軸部に設けられた適切な気泡除
去管を通じて当該旋回流室外へ除去される。こうして気
泡を含まない潤滑油が、当該旋回流室壁から連続的に得
られるようにした。

循環ライン中でこうして得られた気泡を含まない潤滑油
を、引続いて潤滑油の劣化度に関連する各種の分析測定
、例えば粘度測定・赤外線吸収スペクトルお１定・電気
的特性の測定・光学的特性の測定・振動子を用いた波動
エネルギーシフ定・密度測定・油圧測定やさらに補助的
に温度測定等の装置にかける。これらの潤滑油の劣化度
に関連する分析測定装置は、必ず気泡除去装置の下流側
に設置するが、気泡除去装置と潤滑油の劣化度に関連す
る分析測定装置は一体になっていてもよいし、分離して
いてもよい。

（作用） 上記のような方法ならびに構成されたシステムによれば
、循環ラインに圧送されてくる気泡を含んだ潤滑油は、
循環ラインの本管またはバイパスライン中で先ず、旋回
流室を備えた気泡除去装置内に入る。気泡除去装置内で
旋回流を受けると、潤滑油は、密度の差によって気泡を
含まない潤滑油は旋回流外縁部に集合し、気泡を多く含
む潤滑油は、旋回流中心軸部に集合する。旋回流外縁部
に集合した気泡を含まない、要するに気泡を除去された
潤滑油は、旋回流室壁にあけられた複数の小孔から旋回
流室外へ流出してゆき、気泡除去装置の下流側に設けら
れた潤滑油の劣化度分析測定装置へ送り込まれる。

分析測定された潤滑油は、そのまま循環ラインへ流れて
ゆく。一方、旋回流中心軸部に集合した気泡を多く含む
潤滑油は、旋回流中心軸部に設けられた気泡除去管を通
って除去される。こうした一連の事象が連続的に行なわ
れる。

（実施例） 第１実施例 以下に４サイクルガソリン乗用車用エンジン油の劣化度
の分析測定に、当該発明を適用した場合の実施例を述べ
るが、本発明は、これに限定されるものではない。

図面を参照して説明すると、第１図（ａ）において当該
一体型のシステムは、大きく二つの部分から構成され、
上部の異物除去装置１は、特願昭８３−２０２８８２号
に示されている「液体中の固体異物および／または気体
異物の一体型分離除去装置」を用いており、この異物除
去装置１ではエンジン油中の固形物および気泡が分離除
去される。下部は、通油／分析測定装置２になっており
、エンジン油の流通を行なうとともに、エンジン油の劣
化度に関連する分析測定をする部分である。

オイルポンプＰから圧送されてきた固形物および気泡を
含むエンジン油は、外部通油路３を通り逆止弁４を通過
した後、濾過エレメント５で固形物が除去され、引続き
気泡を含んだエンジン油は旋回流準備室６に入り、旋回
流室７の接線方向に設けられた旋回流用導入管８を通っ
て旋回流室７に入る。旋回流室７で旋回流を受けた気泡
を含むエンジン油は、密度の差によって分けられ、気泡
を含まないエンジン油は旋回流室７の外縁部に集合し、
一方、気泡は旋回流室７の中心軸部へ集合する。気泡を
含まないエンジン油は、旋回流室７の外壁に設けられた
導出用小孔９より流出し、続いて通油／分析ｌＪＪ定装
置２内の内部通油路１２へ流入し、分析測定室流入口１
４より分析測定室１３へ入り、各種の分析測定をされる
。分析測定室流入口１４および分析測定室流出口１５は
、小さな開孔面積に絞ってあり、分析測定室１３の中で
のエンジン油の流れが緩やかになるようになっている。

当該第１実施例では、エンジン油の劣化度に関連する物
性等として、エンジン油の一帖−度−と特定波長におけ
る赤外線吸収スペクトルおよ５び光透過率が測定される
例を示している。

分析測定室１３内にはエンジン油の粘度測定用の振動エ
ネルギ一端子１６、エンジン油の赤外線吸収スペクトル
測定セル１７、エンジン油の光透過早測定セル１８およ
びエンジン油の温度センサー１９が設置しである。一方
、旋回流室７の中心軸部に設けられた小孔付気泡除去管
１０から気泡は除去され、エンジンブロック側に設けら
れた気泡除去管１１を通じて、エンジン内のオイルパン
Ａへ戻される。

続いて第１図（ｂ）を参照して説明すると、エンジン油
の温度演算部２３は、乗用車のエンジンキー人力中は絶
えず作動しており、エンジン油の温度がある特定温度、
例えば４０℃と８０℃と１００℃になった時に、エンジ
ン油の粘度や赤外線吸収スペクトルや光透過率の分析測
定データーが測定指示部２２の指示により得られるよう
になっている。

測定スイッチ２０をＯＮにすることにより、データー処
理・演算・記憶部２１、測定指示部２２が作動し、温度
センサー１９からの信号が温度測定・演算部２３を通じ
てエンジン油が特定温度、例えば４０℃と８０℃と１０
０℃近くになった時に、測定指示部２２から粘度測定・
演算部２４、赤外線吸収スペクトル測定・演算部２５お
よび光透過率Ｕ＋定・演算部２６へ測定開始の指示信号
が出され、測定端子部２７における振動エネルギ一端子
１６、赤外線吸収スペクトル測定セル１７および光透過
早測定セル１８におけるデーター採取が始まる。測定端
子部２７からの特定温度、例えば４０℃と８０℃と１０
０℃おける測定データーは、特定温度とともにデーター
処理・演算・記憶部２１へ取込まれ、あらかじめ記憶さ
れているエンジン油交換が必要とされる限界値と比較演
算され、限界値を越えていない場合、越えている場合あ
るいは限界値近くにきている旨の出力信号が、乗用車の
走行距離等の運転状態量とともに、デジタル出力端子２
８およびアナログ出力端子２９から出される。

測定スイッチ２０をＯＦＦにすることにより、測定は終
了する。

第１図（Ｃ）を参照して説明すると、当該分析測定シス
テム３０を乗用車用エンジンに取付けた場合であり、オ
イルポンプＰによってオイルパンＡ内のエンジン油は、
オイルスクリーンＳを通って吸引され、第１図（ａ）に
示した当該分析測定システム３０に入り、気泡を除去さ
れ分析測定された後、気泡を含まないエンジン油は、エ
ンジン内の潤滑の必要な部分Ｂへ圧送されてゆく。一方
、当該分析測定システム３０で分離された気泡は、気泡
除去管１１を通ってオイルパンＡ内へ戻される。

第２実施例 以下に、油圧作動油の劣化度の分析測定に、当該発明を
適用した場合の実施例を述べるが、本発明はこれに限定
されるものではない。

図面を参照して説明すると、第２図（ａ）において当該
分離型のシステムは、大きく二つの部分に別れ、気泡除
去装置３１の部分と通油／分析測定装置２の部分は分離
している。気泡除去装置３１としては、特願昭８３−１
６２３９５号に示されている「気泡分離機能付の液体圧
力調節装置」を使用している。オイルポンプＰから圧送
されてきた気泡を含む油圧作動油は、旋回流室７の接線
方向に設けられた旋回流用導入管８を通じて旋回流室７
に入る。旋回流を受けた気泡を含む油圧作動油は、密度
の差によって、気泡を含まない油圧作動油は旋回流室７
の外縁部に集合し、一方、気泡は旋回流室７の中心軸部
へ集合する。気泡を含まない油圧作動油は、旋回流室７
の側壁に設けられた導出用小孔９より流出し、導管３２
を通って通油／分析測定装置２へ入ってゆく。通油／分
析測定装置２の内部は分室壁３７によって通油室３８と
分析測定室１３に分れており、分室壁３７の下部と上部
には夫々分析測定室流入口１４および分析測定室流出口
１５が設けである。一方、旋回流中心軸部へ集合した気
泡は、旋回流室７の中心軸部に設けられた小孔付気泡除
去管１０を通り、さらに圧力調節弁３３を通ってオイル
タンクＴへ戻される。通油／分析測定装置２へ入ってき
た気泡を含まない油圧作動油は、分析測定流入口１４か
ら分析測定室１３に流入し、油圧作動油の劣化度に関連
する物性等について分析測定をされ、分析測定室流出口
１５から通油室３８へ流出してゆき還流用導通管３９を
通ってオイルタンクＴへ戻される。この分析ＤＩ定室１
３では、油圧作動油の流速が緩やかになるように分析測
定室流入口１４および、分析測定室流出口１５は、小さ
な開口面積に絞っである。

本実施例では、油圧作動油の劣化度に関連する物性等と
して、油圧作動油の粘度と特定波長における赤外線吸収
スペクトルおよび電気伝導率が測定される例を示してい
る。

分析測定室１３内には、油圧作動油の粘度測定用の振動
エネルギ一端子１６、赤外線吸収スペクトル測定セル１
７、電気伝導率測定用電極３４および油圧作動油の温度
センサー１９が設置しである。

続いて第２図（ｂ）を参照して説明すると、このケース
は、油圧装置に使用されている油圧作動油の循環ライン
の途中にバイパスライン３６を設けて、そのバイパスラ
イン３６に当該システムを設置した場合であり、オイル
タンクＴの油圧作動油は、オイルポンプＰによって油圧
作動装置Ｇへ循環ラインの本管３５を通・ンて圧送され
る。本管３５の途中にバイパスライン３６を分岐させ、
このバイパスライン３６の途中に気泡除去袋ｇ１３１お
よび通油／分析測定装置２が設置しである。

バイパスライン３６を流れる油圧作動油は、気泡除去装
置３１で気泡が除去され、気泡を含まない油圧作動油は
通油／分析測定装置２で分析測定された後、オイルタン
クＴに戻される。

方、気泡除去装置３１で除去された気泡は、小孔付気泡
除去管１０および圧力調整弁３３を通ってオイルタンク
Ｔへ戻される。

（発明の効果） 本発明は、以上説明したように構成されているので、以
下に記載されるような効果を発揮する。すなわち、゛潤
滑油劣化度の動的分析測定方法および動的分析測定シス
テムにおいては、気泡を含まない潤滑油についての劣化
度に関連する各種の物性等の分析測定が可能となったた
め、油中の気泡に起因する分析測定時のノイズが殆んど
無くなり、潤滑油の劣化度に関連する各種の物性等が始
めて安定かつ正確に得られるようになった。従来技術で
は、潤滑油の劣化度を判定したり交換時期を決定する場
合に、潤滑油の劣化度に関連する各種の物性等を、気泡
を含む潤滑油の循環ライン中で分析測定することは、気
泡の妨害により殆んど不可能に近かったが、本発明によ
る方法およびシステムを用いれば、それが可能であり、
人手を要さずしかも迅速に行える利点がある。また、本
発明による方法、システムを用いることにより、潤滑油
の劣化度に関連する各種の物性等がほとんど同時に得ら
れるため、潤滑油の劣化度を同時に多角的に判定するこ
とができて、適切な複数個の劣化度判定基準を設定する
ことにより、潤滑油の交換時期を的確に判断することが
可能となった。

本発明の方法、システムの性質上、潤滑油の交換時期を
判断するという潤滑管理の一分野は、コンピューター管
理をすることが可能であり、機械装置類の保守や長寿命
化に本発明の方法、システムが資するところは大なるも
のがある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、一体型の分析測定システムの断面図で
ある。第１図（ｂ）は、データー変換部のブロック図で
ある。第１図（ｃ）は、分析測定システムを乗用車用エ
ンジンに取付けた概観図である。第２図（ａ）は、分離
型の分析測定システムの断面図である。第２図（ｂ）は
、分析測定システムを油圧作動油の循環ラインの途中に
設けたバイパスラインに設置した場合のフロー図である
。 異物除去装置 外部通油路 濾過エレメント 旋回流室 導出用小孔 気泡除去管 分析測定室 分析測定室流出口 ２、通油／分析測定装置 ４、逆止弁 ６、旋回流準備室 ８、旋回流用導入管 １０、小孔付気泡除去管 １２、内部通油路 １４、分析測定室流入口 １Ｂ、振動エネルギ一端子 １７、赤外線吸収スベク　１８．光透過早測定セルトル
測定セル １９、温度センサー　　　２０．測定スイッチ２１、デ
ータ処理・演算２２　、　ｍｌ定指示部・記憶部 ２３、温度測定・演算部２４．粘度測定・演算部２５、
赤外線吸収　　　２Ｂ、光透過早測定・演算部スペクト
ル測定− 演算部 ２７、測定端子部　　　２８．デジタル出力端子２９、
アナログ出力端子３０．当該分析測定システム 気泡除去装置 圧力調節弁 本管 分室壁 還流用導通管 オイルパン 油圧作動装置 オイルスクリーン ３２、導管 ３４、電気伝導率測定用電極 ３Ｂ、バイパスライン ３８、通油室 Ｂ　潤滑の必要な部分 Ｐ　オイルポンプ オイルタンク 第１図 （ａ） 第１図 （ｂ） 第１図 （Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　循環使用中の潤滑油の劣化度を分析測定する装置の
   上流側に、潤滑油中の気泡を除去する装置が、潤滑油の
   劣化度を分析測定する装置と一体または分離して、循環
   ライン中またはバイパスライン中に組込れており、循環
   使用中の潤滑油の劣化度が、循環ライン中またはバイパ
   スライン中で、自動的に分析測定できることを特徴とす
   る潤滑油劣化度の動的分析測定方法および動的分析測定
   システム。 ２　循環使用中の潤滑油の劣化度をその粘度を測定する
   ことによって調べることを特徴とする特許請求範囲１項
   記載の潤滑油劣化度の動的分析測定方法および動的分析
   測定システム。 ３　循環使用中の潤滑油の劣化度をその赤外線吸収スペ
   クトルを測定することによって調べることを特徴とする
   特許請求範囲１項記載の潤滑油劣化度の動的分析測定方
   法および動的分析測定システム。 ４　循環使用中の潤滑油の劣化度をその電気的特性を測
   定することによって調べることを特徴とする特許請求範
   囲１項記載の潤滑油劣化度の動的分析測定方法および動
   的分析測定システム。 ５　循環使用中の潤滑油の劣化度をその光学的特性を測
   定することによって調べることを特徴とする特許請求範
   囲１項記載の潤滑油劣化度の動的分析測定方法および動
   的分析測定システム。 ６　循環使用中の潤滑油の劣化度をその振動子を用いた
   波動エネルギー特性を測定することによって調べること
   を特徴とする特許請求範囲１項記載の潤滑油劣化度の動
   的分析測定方法および動的分析測定システム。 ７　循環使用中の潤滑油の劣化度をその密度を測定する
   ことによって調べることを特徴とする特許請求範囲１項
   記載の潤滑油劣化度の動的分析測定方法および動的分析
   測定システム。 ８　循環使用中の潤滑油の劣化度をその油圧を測定する
   ことによって調べることを特徴とする特許請求範囲１項
   記載の潤滑油劣化度の動的分析測定方法および動的分析
   測定システム。 ９　特許請求範囲２、３、４、５、６、７、８に記載さ
   れた潤滑油劣化度の動的分析測定方法および／または動
   的分析測定システムを複数個組合せたことを特徴とする
   特許請求範囲１項記載の潤滑油劣化度の動的分析測定方
   法および動的分析測定システム。